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5 de fev. de 2014

Por Que Os Metais Parecem Mais Frios Que A Madeira ?

Você já percebeu que num mesmo ambiente, se tocarmos num objeto feito de algum metal ele parecerá mais frio do que um objeto de madeira? Por que isso acontece?
Para entendermos o que acontece temos primeiro que saber o que significam alguns conceitos tais como energia térmica, temperatura e calor, para que não haja nenhuma confusão.
As moléculas, átomos ou íons que compõem os materiais estão em constante agitação, que é o seu movimento térmico. A soma das energias de todos os átomos ou moléculas de um copo é a sua energia térmica.
Quanto maior for a agitação dessas partículas, maior será a temperatura do corpo. Assim, a temperatura dos materiais é relacionada com a intensidade dessa agitação e não com o nosso tato, pois ele não é confiável. Por exemplo, ao pegarmos na maçaneta de metal ela parece estar mais fria que a porta de madeira, no entanto, elas estão num mesmo ambiente e por isso as suas temperaturas são as mesmas.
No entanto, quando dois objetos de temperaturas diferentes são postos em contato, ocorre a transferência de energia térmica do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura, até atingirem o equilíbrio térmico. O calor é exatamente isso, não é algo estático, mas pode ser definido como a transferência de energia térmica entre corpos de diferentes temperaturas.
Assim, num dia frio, por exemplo, a nossa mão está com uma temperatura mais elevada que a maçaneta e do que a madeira da porta, por isso, quando as tocamos flui calor de nossa mão para esses objetos. Esse processo é chamado de condução, onde a energia térmica passa de partícula para partícula no meio.
Acontece que os metais são ótimos condutores de calor, enquanto que a madeira é péssima condutora, sendo inclusive usada como isolante. Isso significa que como os metais são bons condutores térmicos, a taxa de transferência de energia de nosso corpo para o metal ocorrerá mais rapidamente do que a taxa de transferência de energia para a madeira.
Para se entender melhor, é como se os metais “roubassem” o calor da nossa mão mais rapidamente e por isso sentimos aquela sensação de frio (não porque a temperatura do metal está menor, mas porque a temperatura da nossa mão diminuiu devido ao fluxo rápido de sua energia térmica para o metal).  Ao tocar na madeira, entretanto, o calor vai fluir bem devagar e não haverá a sensação de frio.
É por esse mesmo motivo que os seguintes fatores acontecem:
  • Quando pisamos num chão de cerâmica achamos que ele está mais frio do que quando pisamos num piso de madeira;
  • Quando aquecemos uma panela feita de metal, ela fica quente, enquanto que o seu cabo de madeira não fica;
  • Uma colher de madeira não esquenta quando colocada numa panela quente, mas uma de alumínio sim;
  • A água num copo de alumínio parece que está mais fria, no entanto, isso é mentira. Na verdade, esses recipientes têm a desvantagem de a bebida “esquentar” mais depressa, ou seja, o copo perde calor para a água. É por isso que o copo fica mais frio, mas a bebida fica mais quente.
Fonte:http://www.mundoeducacao.com/quimica/por-que-os-metais-parecem-mais-frios-que-madeira.htm

14 de jul. de 2013

Ligações Químicas: Metais, Não-Metais, Ligações Iônicas e Ligações Covalentes

Como sabemos, os átomos se ligam a outros para completarem suas camadas de valência. Se você não está lembrando, camada de valência é a última camada da eletrosfera do átomo e ela é considerada completa se possuir oito elétrons (para átomos com mais de uma camada) ou dois elétrons (para átomos com uma única camada). Assim, desde que sua camada não esteja completa, ele irá se ligar a outros átomos para tentar completá-la.
Vamos fazer uma suposição: as pessoas só são felizes se possuirem uma bicicleta. Você não possui a bicicleta e ela custa R$ 100,00, mas você só tem R$ 50,00. Você tem um irmão pequeno, de mais ou menos dois anos, que possui R$ 50,00 e também não tem bicicleta. Para poder adquirir uma bicicleta e ficar feliz, você propõe a ele uma sociedade em que cada um entra com R$ 50,00 e poderão usar a bicicleta.
Proposta aceita, a bicicleta é comprada mas, deixando a hipocrisia de lado, você vai andar na bicicleta e seu irmão não, já que você é muito mais forte do que ele. Ele não conseguirá tomá-la à força, mas certamente passará o resto de sua vida atrás de você pedindo insistentemente: "Posso andar? Posso andar?"
Outra suposição: seu irmão tem a mesma idade e estatura que você. Vocês poderão fazer uma sociedade para comprar a bicicleta, mas você terá que deixá-lo andar de vez em quando - e ele a você - senão vira e mexe alguém levará um soco.
Com os átomos a coisa é mais ou menos parecida. Um átomo com camada de valência incompleta chega perto de outro átomo também incompleto e propõe uma "sociedade eletrônica". Se um deles for muito mais forte que o outro, ele roubará o elétron necessário e não deixará que seu "sócio" o compartilhe. Se essa diferença de força não for tão grande, embora um tente roubar o outro, não conseguirão e serão obrigados a compartilhar o elétron em uma sociedade mais justa.

A força do átomo

A tendência ou força que um átomo tem para capturar elétrons é chamada de eletronegatividade. Assim, entenderemos como forte (neste texto) um átomo que possui grande eletronegatividade e como fraco os de baixa eletronegatividade. O flúor é o mais forte e o frâncio o mais fraco.

Tipos de ligações

Quando um átomo forte (com grande eletronegatividade) se liga a um átomo fraco (com baixa eletronegatividade), há transferência definitiva de elétron do mais fraco para o mais forte. Se tirarmos um elétron de um átomo, ele deixa de ser neutro, pelo desequilíbrio entre seu número de prótons e de elétrons. Quando um átomo perde elétron, ele fica com mais prótons do que elétrons, e sua carga passa a ser positiva. Se o átomo ganhar elétrons, também haverá um desequilíbrio de cargas e, como ele terá mais elétrons do que prótons, ele será eletricamente negativo. Um átomo que deixa de ser eletricamente neutro, se tornando positivo ou negativo, passa a ser chamado de íon.
Aproximando um átomo altamente eletronegativo de um de baixa eletronegatividade, ele captura elétrons tornando-se um íon negativo e tornando o outro um íon positivo. Como cargas elétricas opostas se atraem, eles ficarão ligados por atração eletromagnética e o tipo de ligação será chamada de ligação iônica.
Se aproximarmos dois átomos de forte eletronegatividade, um não terá força para capturar o elétron do outro permanentemente. Ele captura o elétron mas o outro consegue capturá-lo de volta e, além de retomá-lo, captura um elétron do outro. Esse jogo fica se repetindo fazendo com que o par de elétrons (um de cada átomo) fique orbitando pelos dois átomos. É importante perceber que nesse caso não há formação de íons. Esse tipo de ligação, onde não há transferência definitiva de elétrons, e sim compartilhamento do par, é designada ligação covalente.
Quem é forte e quem é fraco?
Consideraremos fortes os não-metais e fracos os metais. Localizando na tabela periódica:
Exemplificando
O2 (oxigênio molecular) - não-metal com não metal = Ligação Covalente
CO2 (dióxido de carbono) - não-metal com não-metal = Ligação Covalente
H2O (água) - não-metal com não-metal = Ligação Covalente
CH4 (metano) - não-metal com não-metal = Ligação Covalente
Al2O3 (óxido de alumínio) - metal com não-metal = Ligação Iônica
NaCl (cloreto de sódio) - metal com não-metal = Ligação Iônica
PbI (iodeto de chumbo) - metal com não-metal = Ligação Iônica
FeS (sulfeto de ferro) - metal com não-metal = Ligação Iônica

Existem outros tipo de ligação?

Sim. Existem também ligações metálicas e ainda um tipo especial de ligação covalente, chamada ligação covalente coordenada, mas trataremos de cada uma delas em separado, em outros textos.
Resumindo...
Metais com Não-Metais = Ligação Iônica.
Não-Metais com Não-Metais = Ligação Covalente.
Ligação Iônica = Transferência definitiva de elétrons, formação de íons.
Ligação Covalente = Compartilhamento do par de elétrons em órbita comum.

6 de mai. de 2013

Metais

 
Confira as principais propriedades dos metais:
Condutividade Térmica e Elétrica Os metais possuem elétrons livres em suas ligações metálicas, o que permite um trânsito rápido de temperatura e calor. É isso que os torna bons condutores de calor e temperatura.
Resistência Os metais resistem bastante quando são tracionados com forças que tendem alongar ou torcer uma barra ou fio metálico. Estas propriedades vêm do fato, de que, a ligação metálica é muito forte, ou seja, mantém os átomos atrelados.
Ponto de fusão e de ebulição altos Os metais fundem e fervem em temperaturas geralmente bem elevadas já que a ligação metálica que os une é muito forte. Esta propriedade é bastante relevante pois, é graças a ela que podemos construir caldeiras, reatores, filamentos de lâmpadas, onde ocorrem aquecimentos intensos.


11 de jan. de 2013

A Eletroquímica e a Pilha

http://www.newsrondonia.com.br/imagensNoticias/image/pilhas-_baterias-catu.jpg 

Para melhor entender a eletroquímica, vamos recordar algo sobre oxidação e redução.

  • Oxidação: Quando uma espécie química perde elétrons na reação.
  • Redução: quando uma espécie química recebe elétrons na reação.

A Série da Reatividade Química

Analisando em conjunto os resultados obtidos na seqüência anterior de experiências verificamos que existe uma determinada ordem para que a reação ocorra, isto é, não basta simplesmente juntar duas espécies químicas: um metal e uma solução. A natureza impõe condições para que haja reação entre um determinado par de metal/catíon.
Nas experiências que descrevemos, observamos que:

  • Al cede elétrons ao Zn ;
  • Zn cede elétrons ao Cu ;
  • Cu não cede elétrons ao Zn .
Podemos dispor esses metais em uma seqüência que indique a preferência em ceder elétrons, ou, como é chamada, uma série de reatividade química.


Pilha

Pilha é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica.
Cátodo é o eletrodo no qual há redução (ganho de elétrons). É o pólo positivo da pilha.
Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação (perda de elétrons). É o pólo negativo da pilha.
Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo) e entram no cátodo (pólo positivo) da pilha.

Pilhas comerciais
    * Pilha seca comum (Leclanché)
    * Pilha alcalina comum
    * Pilha de mercúrio
    * Bateria de níquel-cádmio
    * Bateria de chumbo
    * Pilha de combustível

Representação convencionada pela IUPAC
Ânodo/Solução do ânodo//Solução do cátodo/Cátodo
Exemplo: Pilha de Daniell: Zn/Zn2+//Cu2+/Cu


Eletrodo padrão

Eletrodo padrão é aquele no qual as concentrações das substâncias em solução é igual a 1 mol/L e a temperatura é de 25°C.
No caso de um gás participar do eletrodo, sua pressão deve ser igual a 1 atm.
Por convenção, o potencial padrão de eletrodo do hidrogênio é igual a zero e o seu potencial padrão de redução é igual a zero:

2H+ + 2e⇒  H2  
E0red = 0 (convenção)
A IUPAC eliminou o termo potencial de oxidação. Sempre deve ser usada a expressão potencial de redução.

A medida do potencial padrão de redução de um dado eletrodo padrão é feita medindo-se a ddp de uma pilha padrão na qual uma das semipilhas é um eletrodo padrão de hidrogênio e a outra é o eletrodo padrão cujo E0red se quer medir.
  • Quanto maior for o E0red, mais fácil será a redução e mais forte será o oxidante.
  • Quanto menor for o E0red, mais difícil será a redução e mais fraco será o oxidante.
  • Quanto maior for o E0red, mais difícil será a oxidação e mais fraco será o redutor.
  • Quanto menor for o E0red, mais fácil será a oxidação e mais forte será o redutor.


Corrosão


Corrosão do ferro
Reação global: 2Fe + 3/2O2 + xH2O  ⇒

Fe2O3 · xH2O
Ferrugem
Proteção contra a corrosão
* Ferro galvanizado (ferro revestido de zinco)
* Lata (ferro revestido de estanho)
* Ferro com plaquetas de Zn ou Mg presas na superfície e que funcionam como eletrodo de sacrifício


Eletrólise

Eletrólise é uma reação de oxirredução não-espontânea produzida pela passagem da corrente elétrica.
Cátodo da cela eletrolítica é o eletrodo negativo, isto é, ligado ao pólo negativo do gerador. Nele ocorre sempre uma reação de redução.
Ânodo da cela eletrolítica é o eletrodo positivo, isto é, ligado ao pólo positivo do gerador. Nele sempre ocorre uma reação de oxidação.

Pólo Positivo
Pólo Negativo
Pilha Cátodo ânodo
Célula Eletrolítica ânodo Cátodo
Na eletrólise em solução aquosa de sais de metais alcalinos (Na+, K+...), alcalino-terrosos (Ca2+, Ba2+...) e de alumínio (Al3+), a descarga no cátodo não é a dos respectivos cátions, mas ocorre segundo a equação:

2H2O + 2e- ⇒ H2 + 2(OH)-

Nas eletrólises em solução aquosa e com ânodo inerte (Pt ou grafite) de sais oxigenados (SO42-, NO3-, PO43-...) não há a descarga dos respectivos ânions oxigenados, mas ocorre a descarga segundo a equação:

H2O 2H+ + ½O2 + 2e-
O ânion F-, embora não seja oxigenado, comporta-se como os ânions oxigenados em relação à descarga no ânodo.

Nas eletrólises em solução aquosa com ânodo de metal não-inerte M (prata ou metal mais reativo que a prata), a descarga que ocorre no ânodo é segundo a equação:

M M x+ + xe-

Ag Ag+ + e- 

Cu Cu2+ + 2e-
Purificação eletrolítica do cobre - Faz-se a eletrólise de CuSO4 em solução aquosa usando como cátodo um fio de cobre puro e como ânodo um bloco de cobre impuro. Nesse processo, precipita a lama anódica que contém impurezas de Au, Ag, Pt, etc., da qual são posteriormente extraídos esses metais.

Galvanoplastia - Douração, prateação, niquelação, cromeação, etc., feitas por via eletrolítica.

Aplicações da eletrólise  
  • Obtenção de metais (Al, Na, Mg)
  • Obtenção de NaOH, H2 e Cl2
  • Purificação eletrolítica de metais
  • Galvanoplastia

Equação Geral da Eletrólise

São duas: M = kEQ e m = eQ

96500C = m = 1E
1C = m = 1e

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